一種強(qiáng)化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種強(qiáng)化餐廚垃圾/污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，屬于餐廚垃 圾和污泥無害化處理和資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 餐廚垃圾主要來源于食物加工廠、生活垃圾、商用廚房、自助餐店和飯店等。在亞 洲國家，2005~2025年間，城市中產(chǎn)生的餐廚垃圾將從每年的2. 78億噸增加到4. 16億 噸。在我國，城鎮(zhèn)餐廚垃圾產(chǎn)量也急劇增加，如上海、香港生活垃圾產(chǎn)量分別達(dá)到1300t/d 和3200t/d，其中餐廚垃圾是主要組成成分。餐廚垃圾具有高含水率、高有機(jī)質(zhì)等特點(diǎn)，易 使生活垃圾腐敗，產(chǎn)生二次污染。因此，餐廚垃圾合理的資源化處置對城市生活具有重要意 義。至今為止，關(guān)于餐廚垃圾無害化處理和資源化利用方面，厭氧發(fā)酵被認(rèn)為是最具有成效 的處理技術(shù)。厭氧發(fā)酵是一系列厭氧微生物在無氧的條件下，將有機(jī)質(zhì)分解為生物氣（CH4、 C〇2)和富氮?dú)堅(jiān)姆椒?，W此獲取沼氣和氨氣等能源。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵經(jīng)歷水解酸化、產(chǎn) 氨產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲燒S個(gè)階段，揮發(fā)性脂肪酸（Volatile化ttyAcids,簡稱VFA)是發(fā)酵過程 的必然產(chǎn)物。VFA是一種被廣泛使用的碳源，可W用于污水處理廠氮憐的去除、生產(chǎn)可生物 降解塑料、合成生物氣和PHAsW及用于發(fā)電等。然而，目前VFA主要通過化學(xué)合成方法從 化石燃料中提取獲得，運(yùn)種方法不僅消耗了大量稀缺不可再生資源，且獲得VFA成本過高。 因此，有機(jī)物的厭氧發(fā)酵近年來被認(rèn)為是生產(chǎn)VFA的可替代方法。餐廚垃圾中有機(jī)質(zhì)含量 高、營養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，使其成為厭氧發(fā)酵生產(chǎn)VFA的理想底物。影響餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn) VFA的影響因素很多，其中pH、C/N、接種物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA過程中起到很大作用。目前， 關(guān)于強(qiáng)化餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA的方法主要集中在向發(fā)酵基質(zhì)中添加非離子表面活性 劑，如中國專利《利用餐廚垃圾生產(chǎn)短鏈揮發(fā)性脂肪酸的方法及短鏈揮發(fā)性脂肪酸》（授權(quán) 公告號CN104498541A，授權(quán)公告日2015.04.08)提供了一種利用在攬拌條件下，向發(fā)酵基 質(zhì)中添加烷基多巧，實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的減量化、資源化和無害化處理，獲得了較高產(chǎn)率的揮 發(fā)性脂肪酸。中國專利《一種超聲/酸處理強(qiáng)化餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的方法》（授權(quán)公告 號CN103923951A，授權(quán)公告日2014.07. 16)提供了一種利用超聲和酸破解餐廚垃圾，使固 相中的有機(jī)物最大程度地釋放到液相中，提高發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量。本課題組 在前期也研究了利用外加菌種提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量W及乙 酸的比例（中國專利，申請?zhí)朇N201410073745. 0)。但是關(guān)于電刺激促進(jìn)微生物生長，強(qiáng)化 微生物酶活性代謝，提高餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有餐廚垃圾或污泥單獨(dú)厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn) 量不高的問題，提供一種微電刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的方法，該 方法具有投資運(yùn)行成本較低、工藝流程簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明用富含大量蛋白質(zhì)的污泥，將餐廚垃圾與污泥共同厭 氧發(fā)酵，如此不僅能夠平衡C/N，同時(shí)污泥可W作為接種物，增加厭氧體系中VFA的產(chǎn)出，同 時(shí)，選擇合適的抑能抑制產(chǎn)甲燒菌的活性，使體系內(nèi)VFA的產(chǎn)量積累，而且用微電刺激強(qiáng)化 餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵使揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量提高30%W上。 陽0化]具體工藝如下：
[0006] A，取壓棒后的餐廚垃圾，剔除骨頭，與自來水按質(zhì)量比為1 :1混合并用電攬拌機(jī) 攬碎，得到餐廚垃圾漿液；
[0007]B，污泥取自污水處理廠二沉池；
[0008] C，將餐廚垃圾漿液與污泥按照體積比為2 :3加到有效體積為500血的發(fā)酵罐進(jìn)行 厭氧發(fā)酵；厭氧發(fā)酵過程中維持抑為5. 50~6. 50,厭氧發(fā)酵是在室溫下進(jìn)行的。
[0009] D，采用電壓為0. 3V~IV微電場定期刺激厭氧發(fā)酵體系，經(jīng)過144~19化完成微 電場刺激餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸。
[0010] 所述步驟D定期刺激發(fā)酵體系是指厭氧發(fā)酵前4d，每隔24h向厭氧發(fā)酵體系施加 0. 3V、0. 5V、IV電壓，電壓刺激時(shí)間為Smin/次。 W11] 所述步驟A餐廚垃圾漿液TS為11.27 + 0. 08%，VS為10. 11 + 0. 05%，TCOD為 189. 6 + 6. 3g/l，SCOD為 56. 2 + 4. 2g/l，抑為 5. 32 + 0. 02,4°C下靜置 12h，去除浮油后，備 用。 陽01 引 所述步驟B污泥TS為 1. 06 ± 0. 01%，VS為 0. 75 ± 0. 01%，TCOD為 7456 ± 230mg/ L，SCOD為 169. 6± 10. 2mg/L，抑為 6. ：M±0. 02,4°C下保存，備用。
[0013] 所述發(fā)酵罐為圓柱形有機(jī)玻璃，有效體積為SOOmU內(nèi)置與電源連接的正負(fù)兩個(gè)極 板，極板為市售型號為肥P330的碳布，極板規(guī)格為30mm*30mm*0. 36mm。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果是：
[001引1，由于本發(fā)明的發(fā)酵體系進(jìn)行0. 3V~IV微電場刺激，因此，與不進(jìn)行微電場刺 激的同等工藝條件的發(fā)酵體系相比，本發(fā)明的微生物的活性大，體系內(nèi)水解酸化產(chǎn)生的VFA 產(chǎn)量提高30%W上。
[0016] 2,由于本發(fā)明將餐廚垃圾與污泥共同厭氧發(fā)酵，不僅能夠平衡C/N，同時(shí)污泥可W 作為接種物，增加厭氧體系中VFA的產(chǎn)出，同時(shí)，選擇合適的抑能抑制產(chǎn)甲燒菌的活性，使 體系內(nèi)VFA的含量高。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明不同電壓的微電場刺激揮發(fā)性脂肪酸的含量隨時(shí)間的變化曲線圖。
[0018] 圖中:代表電壓OV時(shí)厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲 線；^代表電壓為0.3V時(shí)厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線； 絞恐代表電壓為0. 5V時(shí)厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線； 代表電壓為IV時(shí)厭氧發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線。
[0019] 圖2為本發(fā)明餐廚垃圾和污泥共厭氧發(fā)酵過程中溶解性蛋白質(zhì)含量隨反應(yīng)時(shí)間 的變化曲線圖。
[0020] 其中，…-代表電壓OV時(shí)厭氧發(fā)酵過程中溶解性蛋白含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲 線；
[0021] .代表電壓為0. 3V時(shí)厭氧發(fā)酵過程中溶解性蛋白含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲 線；
[0022] ….代表電壓為0. 5V時(shí)厭氧發(fā)酵過程中溶解性蛋白含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲 線；<